V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Характер функциональной активности скелетной мускулатуры существенно влияет на состояние многих взаимосвязанных с ней систем органов. Значение двигательной активности наиболее четко проявляется при ее ограничении. Доказано, что практически нет такого органа или системы, функция которых бы не изменилась в условиях гиподинамии [1]. Но в первую очередь меняется функциональное состояние органа, обеспечивающего передвижение – скелетной мышцы.

Поэтому важно расширить теоретические представления о процессе мышечного сокращения таким образом, чтобы появилась возможность прогнозирования параметров работы мышцы в нормальных и патологических условиях. При продвижении по этому пути наиболее эффективным инструментом зарекомендовали себя модели мышечного сокращения.

В качестве основы для корреляции были взяты нативные кривые, полученные при сокращении мышцы крысы - длинного разгибателя пальцев (m. EDL), чей дистальный сухожильный конец был соединен при помощи лигатуры с тензодатчиком миологической установки.

1. Методика регистрации одиночного мышечного сокращения

В экспериментах использовалась изображенная на рисунке 1 оригинальная установка, позволяющая регистрировать сокращения скелетной мышцы крысы invivo. У предварительно наркотизированной крысы полувыделяли m. EDL на одной из задних конечностей. В бедро внедряли погружной электрод, в который помещали седалищный нерв. Через него осуществляли непрямое раздражение мышцы. Для прямого раздражения вкалывали раздражающие электроды – иглы непосредственно в открытые участки полувыделенной мышцы. Регистрацию и обработку кривых сокращения осуществляли с помощью оригинальной компьютерной программы.

Рисунок 1. Фотография каудальной части подопытного животного при провидении эксперимента. На переднем плане - погружной электрод, в который помещен участок седалищного нерва. Левее - частично выделенная мышца EDL левой голени крысы, прикрепленная за обрезанное дистальное сухожилие с тензодатчику с помощью лигатуры.

2. Кривые одиночного мышечного сокращения

Были зафиксированы и усреднены кривые мышечного сокращения в норме при непрямом и прямом раздражении и гиподинамии. Условия гиподинамии были выполнены ограничением подвижности в пенале сроком на 1 неделю [2,3,4,5]. Видно (рис. 2), что, несмотря на то, что в интегральном отношении все три кривые представляются схожими, конкретные сократительные параметры (сила и скорость сокращения) отличают кривую, полученную при непрямой стимуляции в норме от кривой, полученной при данном режиме стимуляции в условиях гиподинамии. При этом последнюю кривую почти повторяет механограмма, полученную от мышцы интактного животного в условиях прямой стимуляции. Итак, в случае патологии и прямого раздражения увеличивается амплитуда сокращения вместе со скоростью сокращения.

Рисунок 2. Усредненные кривые сокращения m. EDL (30 реализаций) в норме при непрямой стимуляции, при прямой стимуляции (штриховая линия) и при патологии (пунктирная линия).

3. Характеристики многозвенного полосового фильтра.

В ходе поиска адекватных моделей для обеспечения наилучшего совпадения экспериментальных и теоретических результатов было выяснено, что вид и значения характеристик, полученных при изометрической регистрации в эксперименте, достоверно совпадают со следующим. Наилучшей моделью, дополняющей теоретические данные, является модель, на основе описания переходного процесса в полосовом фильтре (ПФ), рассмотренного Золотаревым и Миллером [6]. В следующей формуле представлено описание переходного процесса в полосовом фильтре с различным числом контуров:

yeнν=yeνXmk(b+jωp)=yвынν+yсвνXmk(b+jωp). (1)

Здесь

yвынνXmk(b+jωp)=k(b+jωн)k(b+jωp)eν(b+jωн)α+jβe1ν-1ν-ντ, (2)

yсвνXmk(b+jωp)=Ge0νkb+jωpeν-1+jω0α1ν-ebαντGeτνkb+jωpe-1+jω0αν-ντ1ν-ντ, (3)

где ν≡ αt – безразмерное время.

На основе (1) на рисунке 3 приведены графики, соответствующие этому процессу.

Рисунок 3. Показана нормированная реакция ПФ для разного количества идентичных однонаправленных звеньев при возбуждении РИ, огибающая которых затухает. Соответствующим линиям указаны число звеньев в цепи.

4.Корреляция

Разбирая представленные кривые мышечных сокращений, полученные опытным путем (рис. 2), а также виды огибающих на рисунке 2, можно установить их предполагаемую идентичность. При этом нативной кривой, получаемой при непрямой стимуляции интактного объекта, соответствует характеристика с числом звеньев в цепи, равняющимся 3, а, при прямой стимуляции и при патологии – 2. Регистрируемые кривые мышечных сокращений укладываются в доверительный интервал (р

Код для цитирования: Скопировать